【手続補正書】
【提出日】平成18年1月20日(2006.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】半導体装置の製造方法
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被接続体を有する半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に前記被接続体に達する深さの接続孔を形成するとともに、前記絶縁膜に配線溝を形成する工程と、
前記接続孔および前記配線溝の内部を完全には埋め込まず、かつ少なくとも前記接続孔の内部に被置換膜を形成する工程と、
前記接続孔および前記配線溝を含む領域上に導電膜を形成する工程と、前記導電膜に吸収体を形成するとともに、熱処理により、前記被置換膜を前記導電膜と置換させるとともに、前記被置換膜を前記吸収体に吸収させることにより、前記接続孔および前記配線溝の内部を前記導電膜で充填する工程と、
前記被置換膜を前記吸収体に吸収させて生成された生成物を除去するとともに、前記導電膜を加工し、前記配線溝および前記接続孔の内部に前記導電膜を選択的に残置させて、前記接続孔に前記導電膜を含む接続体、前記配線溝に前記導電膜を含む配線をそれぞれ形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
被接続体を有する半導体基板上に第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜に前記被接続体に達する深さの接続孔を形成する工程と、
被置換膜を前記接続孔の内部に形成する工程と、全面に第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記第２の絶縁膜に前記被置換膜に接続する配線溝を形成する工程と、
前記接続孔および前記配線溝を含む領域上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜に吸収体を形成するとともに、熱処理により、前記被置換膜を前記導電膜と置換させるとともに、前記被置換膜を吸収体に吸収させることにより、前記接続孔および前記配線溝の内部を前記導電膜で充填する工程と、
前記被置換膜を前記吸収体に吸収させて生成された生成物を除去するとともに、前記導電膜を加工し、前記配線溝および前記接続孔の内部に前記導電膜を選択的に残置させて、前記接続孔に前記導電膜を含む接続体、前記配線溝に前記導電膜を含む配線をそれぞれ形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
被接続体を有する半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に前記被接続体に達する深さの接続孔を形成する工程と、
被置換膜を少なくとも前記接続孔の内部に形成する工程と、
前記絶縁膜に配線溝を形成する工程と、
前記接続孔および前記配線溝を含む領域上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜に吸収体を形成するとともに、熱処理により、前記被置換膜を前記導電膜と置換させるとともに、前記被置換膜を前記吸収体に吸収させることにより、前記接続孔および前記配線溝の内部を前記導電膜で充填する工程と、
前記被置換膜を前記吸収体に吸収させて生成された生成物を除去するとともに、前記導電膜を加工し、前記配線溝および前記接続孔の内部に前記導電膜を選択的に残置させて、前記接続孔に前記導電膜を含む接続体、前記配線溝に前記導電膜を含む配線をそれぞれ形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
被接続体を有する半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に前記被接続体に達する深さの接続孔を形成するとともに、前記絶縁膜に配線溝を形成する工程と、
前記接続孔および前記配線溝の内面を被覆し、かつ前記接続孔および前記配線溝の内部を充填しない厚さの被置換膜をＣＶＤ法により形成する工程と、
前記接続孔および前記配線溝の内部を導電膜で略充填する工程と、
前記導電膜に吸収体を形成する工程と、
熱処理により、前記被置換膜を前記導電膜と置換させるとともに、前記被置換膜を前記吸収体に吸収させることにより、前記接続孔および前記配線溝の内部を前記導電膜で完全に充填する工程と、
前記被置換膜を前記吸収体に吸収させて生成された生成物を除去するとともに、前記導電膜を加工し、前記配線溝および前記接続孔の内部に前記導電膜を選択的に残置させて、前記接続孔に前記導電膜を含む接続体、前記配線溝に前記導電膜を含む配線をそれぞれ形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
被接続体を有する半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に前記被接続体に達する深さの接続孔を形成するとともに、前記絶縁膜に配線溝を形成する工程と、
被置換膜を少なくとも前記接続孔および前記配線溝の内部に形成する工程と、
前記被置換膜表面の自然酸化物および不純物の少なくとも一方を除去する工程と、
前記接続孔および前記配線溝を含む領域上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜に吸収体を形成するとともに、熱処理により、前記被置換膜を前記導電膜と置換させるとともに、前記被置換膜を前記吸収体に吸収させることにより、前記接続孔および前記配線溝の内部を前記導電膜で充填する工程と、
前記被置換膜を前記吸収体に吸収させて生成された生成物を除去するとともに、前記導電膜を加工し、前記配線溝および前記接続孔の内部に前記導電膜を選択的に残置させて、前記接続孔に前記導電膜を含む接続体、前記配線溝に前記導電膜を含む配線をそれぞれ形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
被接続体を有する半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に前記被接続体に達する深さの接続孔を形成するとともに、前記絶縁膜に配線溝を形成する工程と、
前記接続孔および前記配線溝の内部を充填し、かつ前記接続孔および前記配線溝からあふれる被置換膜を形成する工程と、
少なくとも前記接続孔および配線溝の内部に残るように、真空中で、前記被置換膜をＲＩＥエッチバック法またはＣＤＥエッチバック法を用いて除去する工程と、
真空を保ったまま、前記接続孔および前記配線溝を含む領域上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜に吸収体を形成するとともに、熱処理により、前記被置換膜を前記導電膜と置換させるとともに、前記被置換膜を前記吸収体に吸収させることにより、前記接続孔および前記配線溝の内部を前記導電膜で充填する工程と、
前記被置換膜を前記吸収体に吸収させて生成された生成物を除去するとともに、前記導電膜を加工し、前記配線溝および前記接続孔の内部に前記導電膜を選択的に残置させて、前記接続孔に前記導電膜を含む接続体、前記配線溝に前記導電膜を含む配線をそれぞれ形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
半導体基板に被接続体を形成する工程と、
前記半導体基板上に前記被接続体を覆う絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に前記被接続体に達する深さの接続孔を形成するとともに、前記絶縁膜に配線溝を形成する工程と、
前記接続孔の底面に露出した前記被接続体表面の自然酸化膜および不純物の少なくとも一方を除去する工程と、
被置換膜を少なくとも前記接続孔の内部に形成する工程と、
前記接続孔および前記配線溝を含む領域上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜に吸収体を形成するとともに、熱処理により、前記被置換膜を前記導電膜と置換させるとともに、前記被置換膜を前記吸収体に吸収させることにより、前記接続孔および前記配線溝の内部を前記導電膜で充填する工程と、
前記被置換膜を前記吸収体に吸収させて生成された生成物を除去するとともに、前記導電膜を加工し、前記配線溝および前記接続孔の内部に前記導電膜を選択的に残置させて、前記接続孔に前記導電膜を含む接続体、前記配線溝に前記導電膜を含む配線をそれぞれ形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
被接続体を有する半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に吸収膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に前記被接続体に達する深さの接続孔と配線溝を形成するとともに、前記吸収膜を加工して複数の吸収体を形成する工程と、
少なくとも前記接続孔および前記配線溝の内部に被置換膜を形成する工程と、
前記接続孔、前記配線溝および前記複数の吸収体を含む領域に導電膜を形成する工程と、
熱処理により、前記被置換膜を前記導電膜と置換させるとともに、前記被置換膜を前記吸収体に吸収させることにより、前記接続孔および前紀配線溝の内部を前記導電膜で充填する工程と、
前記導電膜を加工するとともに、前記被置換膜を前記吸収体に吸収させて生成された生成物を除去し、前記配線溝および前記接続孔の内部に前記導電膜を選択的に残置させて、前記接続孔に前記導電膜を含む接続体、前記配線溝に前記導電膜を含む配線をそれぞれ形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
被接続体を有する半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に前記被接続体に達する深さの接続孔を形成するとともに、前記絶縁膜に配線溝を形成する工程と、
被置換膜を少なくとも前記接続孔および前記配線溝の内部に形成する工程と、
前記接続孔および前記配線溝を含む領域上に、内部に吸収体を含まない導電膜、内部に複数の吸収体を含む導電膜を順次形成する工程と、
熱処理により、前記被置換膜を前記導電膜と置換させるとともに、前記被置換膜を前記吸収体にさせることにより、前記接続孔および前記配線溝の内部を前記導電膜で充填する工程と、
前記被置換膜を前記吸収体に吸収させて生成された生成物を除去するとともに、前記導電膜を加工し、前記配線溝および前記接続孔の内部に前記導電膜を選択的に残置させて、前記接続孔に前記導電膜を含む接続体、前記配線溝に前記導電膜を含む配線をそれぞれ形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
接続孔および配線溝の少なくとも一方の内部に形成された被置換膜を、該被置換膜上に形成された導電膜と置換するとともに、前記被置換膜を吸収体に吸収させて生成物を生成することにより、前記接続孔および前記配線溝の少なくとも一方を前記導電膜で充填する工程を含む半導体装置の製造方法において、
異なる温度で少なくとも２回以上の熱処理を行なうことにより、前記被置換膜を前記導電膜と置換するとともに、前記被置換膜を前記吸収体に吸収させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
接続孔および配線溝の少なくとも一方の内部に形成された被置換膜を、該被置換膜上に形成された導電膜と置換するとともに、前記被置換膜を吸収体に吸収させて生成物を生成する置換吸収処理により、前記接続孔および前記配線溝の少なくとも一方を前記導電膜で充填する工程を含む半導体装置の製造方法において、
前記置換吸収処理中または前記置換吸収処理後に、前記導電膜内に、該導電膜、前記被置換膜および前記吸収体の構成材料とは異なる元素を添加することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
接続孔および配線溝の少なくとも一方の内部に形成された被置換膜を、該被置換膜上に形成された導電膜と置換するとともに、前記被置換膜を吸収体に吸収させて生成物を生成する置換吸収処理により、前記接続孔および前記配線溝の少なくとも一方を前記導電膜で充填する工程を含む半導体装置の製造方法において、
前記被置換膜の構成材料と前記吸収体の構成材料の組み合わせは、化合物を形成する材料の組み合わせであり、
かつ前記置換吸収処理の処理温度における、前記導電膜中における前記被置換膜の構成材料の拡散速度が、前記導電膜中における前記吸収体の構成材料の拡散速度よりも速いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
被置換膜とこの被置換膜上に形成された導電膜と置換して、同一層の絶縁膜に形成された接続孔および配線溝の少なくとも一方を、前記導電膜で充填する工程を含む半導体装置の製造方法において、
前記接続孔の内部に前記被置換膜を形成した後に、前記配線溝の内部に前記導電膜を形成する工程と、
熱処理により、前記被置換膜を前記導電膜と置換するとともに、前記被置換膜を前記導電膜の表面に析出させて、前記接続孔および前記配線溝の少なくとも一方を前記導電膜で充填する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
被置換膜とこの被置換膜上に形成された導電膜と置換して、同一層の絶縁膜に形成された接続孔および配線溝の少なくとも一方を、前記導電膜で充填する工程を含む半導体装置の製造方法において、
前記接続孔および前記配線溝の内部に前記被置換膜を形成する工程と、
前記接続孔および前記配線溝を含む領域上に導電膜を形成する工程と、
熱処理により、前記被置換膜を前記導電膜と置換するとともに、前記被置換膜を前記導電膜の表面に析出させる工程と、
前記配線溝より上の前記被置換膜を除去して、前記接続孔に前記導電体膜を含む接続体および前記配線溝に前記導体膜を含む配線の少なくとも一方を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
接続孔および配線溝の少なくとも一方の内部に形成された被置換膜を、該被置換膜上に形成された導電膜と置換して、前記接続孔および前記配線溝の少なくとも一方を前記導電膜で充填する工程を含む半導体装置の製造方法において、
前記被置換膜と化合物を形成する物質を含むガス雰囲気中での熱処理により、前記被置換膜を前記導電膜と置換するとともに、前記被置換膜と前記物質との化合物を、前記導電膜と前記配線溝との界面、および前記接続孔と前記配線溝との界面の少なくとも一部に形成する工程と、
前記配線溝より上の前記導電膜、前記被置換膜および前記化合物を除去する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
接続孔および配線溝の少なくとも一方の内部に形成された被置換膜を、該被置換膜上に形成された導電膜と置換して、前記接続孔および前記配線溝の少なくとも一方を前記導電膜で充填する工程を含む半導体装置の製造方法において、
前記被置換膜と化合物を形成する物質を含むガス雰囲気中での熱処理により、前記被置換膜を前記導電膜と置換するとともに、前記被置換膜と前記物質との化合物のガスを形成して、前記被置換膜を除去する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
絶縁膜に接続孔を形成する工程と、
前記接続孔の内部を高融点金属を含む接続体で充填する工程と、
前記絶縁膜に配線溝を形成する工程と、
前記配線溝を含む領域上に、該配線溝からあふれる厚さの導電膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の表面まで前記導電膜を除去し、前記配線溝の内部を前記導電膜からなる配線で充填する工程と、
前記配線上に高融点金属を含む高融点導電膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
被接続体を有する半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に前記接続体に達する深さの接続孔を形成するとともに、前記絶縁膜に配線溝を形成する工程と、
前記接続孔および前記配線溝の少なくとも一方の内部に、拡散促進材を含む被置換膜を形成する工程と、
前記接続孔および前記配線溝を含む領域上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜に吸収体を形成するとともに、熱処理により、前記被置換膜と前記導電膜を置換するとともに、前記被置換膜を吸収体に吸収させることにより、前記接続孔および前記配線溝の内部を前記導電膜で充填する工程と、
前記被置換膜を前記吸収体に吸収させて生成された生成物を除去するとともに、前記導電膜を加工し、前記配線溝および前記接続孔の内部に前記導電膜を選択的に残置させて、前記接続孔に前記導電膜を含む接続体、前記配線溝に前記導電膜を含む配線をそれぞれ形成する工程とを含み、
前記拡散促進材は、前記被置換膜と前記導電膜との間における相互拡散を促進させるものであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
被接続体を有する半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に前記被接続体に達する深さの接続孔を形成するとともに、配線溝を形成する工程と、
前記接続孔および前記配線溝の内部に被置換膜を形成する工程と、
前記接続孔および前記配線溝を含む領域に吸収膜と導電膜を順次形成する工程と、
熱処理により、前記吸収膜を通過させて前記被置換膜を前記導電膜と置換させるとともに、前記被置換膜を前記吸収膜に吸収させて拡散抑制材を形成することにより、前記接続孔および前記配線溝の内部を前記導電膜で充填する工程と、
前記導電膜を加工するとともに、前記被置換膜を前記吸収体に吸収させて生成された生成物を除去し、前記配線溝および前記接続孔の内部に前記導電膜を選択的に残置させて、前記接続孔に前記導電膜を含む接続体、前記配線溝に前記導電膜を含む配線をそれぞれ形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
被接続体を有する半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に前記接続体に達する深さの接続孔を形成するとともに、前記絶縁膜に配線溝を形成する工程と、
前記接続孔および前記配線溝の少なくとも一方の内部に被置換膜を形成する工程と、
前記接続孔および前記配線溝を含む領域上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜に吸収体を形成するとともに、熱処理により、前記被置換膜と前記導電膜を置換するとともに、前記被置換膜を吸収体に吸収させることにより、前記接続孔および前記配線溝の内部を前記導電膜で充填する工程と、
前記被置換膜を前記吸収体に吸収させて生成された生成物を除去するとともに、前記導電膜を加工し、前記配線溝および前記接続孔の内部に前記導電膜を選択的に残置させて、前記接続孔に前記導電膜を含む接続体、前記配線溝に前記導電膜を含む配線をそれぞれ形成する工程とを含み、
前記熱処理の熱処理温度と熱処理時間との組み合わせは、
前記接続孔および前記配線溝の内部を充填した前記導電膜中に残留する前記被置換膜の構成材料に起因する前記導電膜の抵抗成分と、前記接続孔および前記配線溝の内部を充填した前記導電膜中に残留する前記吸収体の構成材料に起因する前記導電膜の抵抗成分との和が最小またはほぼ最小となるものであることを特徴とする半導体装置の製造方法。